非球面透镜是一种折射面为非球面的曲面的透镜，这种透镜具有更佳的曲率半径，可以维持良好的像差修正，以获得所需要的性能，一般可分成简单曲面（如抛物面）和复合曲面两类。经过复杂计算的非球面透镜，可用于透镜组球面像差的校正。由于非球面表面经适当的复合,可使透镜中央为正，边缘为负，因而可以同时具有多种校正功能，并在理论上可使球面像差减少至0。
非球面透镜特点
1.消除或减小球面畸变：非球面透镜通过优化其曲面形状，可以有效减少或消除球面透镜在边缘处产生的畸变，这种特性使得非球面透镜在需要高图像质量的应用中非常有用。
2.提高光束的聚焦能力：非球面透镜的曲面形状可以根据具体需求进行定制，以将光线聚焦到更小的斑点上。这种能力在激光聚焦、光通信等领域尤为重要，可以显著提高系统的聚焦效率和精度。
3.提供更平坦的光场：即使在离轴角度较大的情况下，非球面透镜也能保持光场的平坦性，确保成像质量的稳定性，这一特点在照明系统、投影仪等领域具有重要应用价值。
4.多焦点功能：通过调整非球面透镜的曲面形状，可以实现多焦点功能，即将不同波长的光线聚焦到不同的焦点上，这对于光谱成像、光谱测量等需要同时处理多个波长的应用非常有用。
5.更高的光学性能：非球面透镜通过优化曲面形状，能够提供更高的光学性能，如更好的聚焦能力、更低的像散和色差等。这些性能的提升使得非球面透镜在高端光学仪器和系统中得到广泛应用。
6.更薄更轻便：相比于球面透镜，非球面透镜在达到相同光学效果的情况下，可以实现更小的厚度和重量。这使得非球面透镜在眼镜、便携式光学仪器等领域具有显著优势。
7.更高的耐久性：非球面透镜的表面形状更加平滑，减少了镜片表面的应力集中和碎裂的风险，使得非球面透镜具有更高的耐久性，可以承受更多的使用和摩擦。
应用领域
光学仪器：相机、望远镜、显微镜等光学仪器中常采用非球面透镜以提高成像质量和性能。
在高端相机中，非球面透镜已成为标配元件之一。
1.光电子工业：在激光、曝光及半导体机械等光电子工业领域，非球面透镜的高聚焦能力和低像散特性使其成为关键的光学元件。
它们被广泛应用于激光加工、光刻机等设备中。
2.摄影系统：大口径透镜、广角镜头、鱼眼透镜、变焦镜头等摄影镜头中常采用非球面透镜以扩大视角范围、提高图像清晰度和减少畸变。非球面透镜的加入使得摄影镜头的性能得到显著提升。
3.医疗领域：医用内视镜等医疗设备也常使用非球面透镜以获得更清晰的图像和更准确的诊断。非球面透镜的高光学性能有助于医生更好地观察患者体内情况并作出准确判断。
4.眼镜：非球面透镜镜片在近视眼镜中的应用也非常广泛。它们能够提供更好的视觉效果和舒适度，减少图像变形和色差，使佩戴者获得更清晰的视野。
5.其他领域：此外，非球面透镜还应用于夜视镜、红外热像仪、温度记录仪等多种光学设备和系统中。
随着科技的不断进步和发展，非球面透镜的应用领域将会越来越广泛。
非球面透镜的选择要点
（一）光学性能指标
焦距与曲率半径
焦距决定了透镜对光线的聚焦能力，不同的应用场景需要不同焦距的非球面透镜。例如在长焦相机镜头中，需要较长焦距的非球面透镜来实现远距离拍摄的清晰成像；而在微距摄影中，则需要较短焦距的透镜。曲率半径则与透镜的弯曲程度相关，它会影响光线在透镜表面的折射情况，进而影响成像质量。在选择时，要根据具体的光学系统设计要求，精确确定所需的焦距和曲率半径范围。
像差校正能力
像差校正能力是评估非球面透镜质量的关键指标。除了球差外，还有色差、彗差等像差需要考虑。优质的非球面透镜应能够在设计的光谱范围内有效地校正多种像差，以确保成像的准确性和清晰度。例如在彩色摄影中，色差的校正尤为重要，否则会导致图像边缘出现彩色条纹。可以通过查看透镜的光学设计报告或相关测试数据，了解其像差校正水平。
（二）材料特性
折射率与色散系数
材料的折射率决定了光线在透镜中的传播速度和折射角度，不同的折射率适用于不同的光学设计。例如，高折射率材料可使透镜更薄，在一些对体积要求严格的光学系统中具有优势。色散系数则反映了材料对不同波长光线的折射差异，即色差大小。低色散系数的材料能够减少色差，对于需要精确成像的光学系统如显微镜、望远镜等非常重要。在选择非球面透镜材料时，需要综合考虑折射率和色散系数，根据具体应用需求找到平衡。
物理化学稳定性
透镜材料应具备良好的物理化学稳定性，能够在不同的环境条件下长期使用而不发生变质或性能下降。例如，在户外使用的光学设备，如望远镜、监控摄像头等，其透镜需要能够耐受紫外线照射、温度变化、湿度变化等环境因素。玻璃材料通常具有较好的物理化学稳定性，但一些特殊的塑料材料在经过特殊处理后也能满足一定的稳定性要求，在选择时要根据使用环境进行评估。
（三）尺寸与公差
透镜尺寸精度
透镜的尺寸精度直接影响其在光学系统中的安装和配合。如果尺寸精度不高，可能导致透镜在镜筒中安装不牢固或出现偏心等问题，从而影响成像质量。在选择时，要根据光学系统的机械设计要求，确定合适的透镜尺寸公差范围，一般来说，高精度光学系统要求透镜的尺寸公差在几微米到几十微米之间。
表面质量与光洁度
透镜的表面质量和光洁度会影响光线的散射和反射，进而影响成像的对比度和清晰度。表面不应有划痕、麻点等缺陷，光洁度要达到一定的标准。例如，在高端光学仪器中，要求透镜表面的光洁度达到纳米级，以减少光线的散射损失。可以通过显微镜观察或使用光学干涉仪等设备检测透镜的表面质量和光洁度。
